现代海底热液硫化物矿床的Fe-S同位素研究方面取得新进展

来源：中国海洋湖沼学会

近日，Science Bulletin报道了中国科学院海洋研究所深海研究中心孙卫东研究员课题组与中国海洋大学翟世奎教授课题组关于南大西洋中脊德音1号热液区硫化物烟囱体Fe-S同位素的研究成果。该研究发现热液黄铁矿的铁同位素与硫同位素具有正相关关系，对于研究热液成矿过程具有重要的意义。 

现代海底热液系统有正在发生的成矿作用，黑烟囱是研究成矿过程的理想样品。近年来Fe、Zn、Cu等金属稳定同位素技术的发展为研究热液硫化物矿床的形成机制提供了新的手段。然而，国际上已报道的热液硫化物Fe同位素组成分散杂乱，对其分布规律的认识程度较低。德音1号热液区是2011年大洋22航次中由中国科学家发现的，位于南大西洋中脊15°S附近。该工作对德音1号热液区一个完整的硫化物烟囱体由内至外地开展了黄铁矿等单矿物的S和Fe同位素组成研究，结果显示黄铁矿的δ34S和δ56Fe值在烟囱壁上从外到内呈规律性增大，而且δ34S和δ56Fe值表现出明显的线性正相关关系；作者进一步对全球已发表的海底热液黄铁矿的S和Fe同位素进行总结，发现其δ34S和δ56Fe值也存在类似的特征。通过对黄铁矿沉淀-重结晶过程中的元素同位素行为进行模拟，作者认为烟囱体生长过程中温度梯度会导致S和Fe同位素分布的不均一，而相似的矿物-流体交换程度可能造成S和Fe同位素的耦合关系。这一研究为认识热液硫化物矿床的形成机制提供了新的方法和思路。 

德音1号热液区采样站位示意图和硫化物烟囱体手标本照片

热液条件下黄铁矿沉淀-重结晶过程中S和Fe同位素的分馏

论文第一作者为王淑杰博士，通讯作者为中科院海洋所黄晶副研究员，研究得到了中国科学院先导专项、国家自然科学基金、国家重点研发计划等联合资助。 

论文信息： 

Wang, S.J., Sun, W.D., Huang, J., Zhai, S.K., Li, H.M. Coupled Fe-S isotope composition of sulfide chimneys dominated by temperature heterogeneity in seafloor hydrothermal systems[J]. Science Bulletin, 2020, 65(20):1767-1774.  

论文DOI: 10.1016/j.scib.2020.06.017 

新闻来源：中国科学院海洋研究所